1、江心洲污水处理厂两种类型高压离心风机性能对比分析摘要：对江心洲污水处理厂两种高压风机基本特点与不同运行条件下的耗电量进行试验分析，提出该厂鼓风机的优化运行、节能增效的初步建议。 关键词：单级离心风机，多级离心风机，比较，耗电量 中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号： 1 概述 目前，二级污水处理厂大多数采用鼓风曝气工艺，鼓风机是此工艺中最为关键的设备之一，鼓风机的能耗占污水厂的总能耗的 50%左右，因此，风机正确选择和合理运行是一个非常重要的问题，与污水厂的运行管理费用密切相关。 江心洲污水处理厂生化系统曝气采用两种风机，分别为一期豪顿高压鼓风机和二期 SPENCER 高压鼓
2、风机。豪顿鼓风机为单级离心风机，共6 台，为 40 万吨生化池进行曝气；SPENCER 鼓风机为多级离心风机，共5 台，为 24 万吨生化池曝气。本文对江心洲污水处理厂两种不同类型的高压风机性能进行对比，并对运行能耗进行试验对比，为鼓风机的优化运行、节能增效提供依据。 2 两种风机的原理和基本特点比较 2.1 豪顿鼓风机 豪顿鼓风机属于单级高速离心风机，空气从鼓风机吸入管进入进口导叶调节器，主驱动电机借助联轴器与增速齿轮联接，增速齿轮驱动高速转动的三元半开式叶轮对气体进行做功，气体再经扩压器、蜗室、排气消声器、扩压管排出。 该类型鼓风机具有以下特点： 高转速，噪音高； 无法采用变频调速，部分负
3、载能耗高，满载效率提高； 控制系统复杂，润滑系统复杂，维护保养复杂； 设备投资大。 2.2 SPENCER 鼓风机 SPENCER 鼓风机属于多级离心风机，当电机转动带动风机叶轮旋转时，叶轮中叶片之间的气体也跟着旋转，并在离心力的作用下甩出这些气体，气体流速增大，使气体在流动中把动能转换为静压能，然后随着流体的增压，使静压能又转换为速度能，通过排气口排出气体，而在叶轮中间形成了一定的负压，由于入口呈负压，使外界气体在大气压的作用下立即补入，在叶轮连续旋转作用下不断排出和补入气体，从而达到连续鼓风的目的。 该类型鼓风机具有以下特点： 低转速机械，可靠性高，使用寿命长； 购买成本较低，备件为标准件
4、，费用低，无需复杂的润滑系统； 易于采用全风冷式设计，无冷却水相关故障和维保费用； 操作维护简单； 可采用变频调速，大大提高部分负载的工作效率（江心洲污水厂SPENCER 鼓风机未采用变频调速） ； 噪音低于单级离心风机。 3 两种风机的运行能耗对比研究 3.1 两种风机的基本参数对比，见表 1。 表 1 两种风机的基本参数 3.2 两种风机能耗试验方案及数据分析 试验中，我们将两种风机每台鼓风机单独挂表计量电量，由于污水处理厂鼓风机运行多在部分负载而非满负载运行，因此我们通过对风机的进风流量进行调节，将两种风机在不同进风流量、不同开启台数等条件下耗电状况进行对比，分别考虑以下几种情况下的电单
5、耗：1）两种风机单台设定流量相同时，对比耗电量；2）同种鼓风机设定风量不同时，对比耗电量；3）开启台数不同时，同种风机设定相同风量，对比耗电量。此外，两种风机进风流量设定方式不同，豪顿鼓风机通过调节进风口导叶开度统一设置流量，SPENCER 风机通过单台调节入口蝶阀设定流量。两种风机满载流量均为 15000 立方米/小时，豪顿鼓风机开度为 80%时，单台设定流量可认为与 SPENCER 风机设定流量 12000 立方米/小时相当，其余类推。 豪顿风机进风口导叶开度一般设定为 60%， 、70%、80%，SPENCER 风机单台风量一般设定为 8000 立方米/小时、9000 立方米/小时、11
6、000 立方米/小时、12000 立方米/小时。 3.2.1 两种风机单台设定流量相同时，耗电量对比 1）豪顿风机开度为 60%，鼓风机每小时耗电量在 350-380KWh 之间，电单耗平均值约为 367KWh/h，见图 1；SPENCER 风机设定风量 9000 立方米/小时，鼓风机每小时耗电量在 280-310KWh 之间，电单耗平均值约为297KWh/h，见图 2。 图 1 豪顿风机开度 60%，电量/运行时间 图 2SPENCER 风机风量 9000m3/h，电量/运行时间 2）豪顿风机开度为 70%，鼓风机每小时耗电量在 350-420KWh 之间，电单耗平均值约为 388KWh/h
7、，见图 3；SPENCER 风机设定风量 11000 立方米/小时，鼓风机每小时耗电量在 310-350KWh 之间，电单耗平均值约为333KWh/h，见图 4。 图 3 豪顿风机开度 70%，电量/运行时间 图 4 SPENCER 风机风量 11000m3/h，电量/运行时间 3）豪顿风机开度为 80%，鼓风机每小时耗电量在 370-460KWh 之间，电单耗平均值约为 420KWh/h，见图 5；SPENCER 风机设定风量 12000 立方米/小时，鼓风机每小时耗电量在 300-360KWh 之间，电单耗平均值约为335KWh/h，见图 6。 图 5 豪顿风机开度 80%，电量/运行时间
8、 图 6SPENCER 风机风量 11000m3/h，电量/运行时间 4）经比较分析，在设定风量相同时，SPENCER 风机耗电量明显小于豪顿风机，单台单耗节省 55-85KWh/h，且豪顿风机的电量波动范围较大，SPENCER 风机运行状况更稳定。 3.2.2 同种鼓风机设定风量不同时，耗电量对比 1）豪顿鼓风机 分别取开度为 60%、70%、80%时风机平均电单耗、平均单位风量能耗进行对比，其中，单位风量能耗=耗电量/（运行时间*设定风量） ，见表2。 表 2 豪顿鼓风机不同风量下耗电状况 由表 2 数据可以看出，随着鼓风机开度增加，电单耗增加，增加趋势渐骤，非呈线性增加，而单位风量能耗逐
9、渐降低。 2） SPENCER 鼓风机 分别取设定风量为 8000m3/h，9000 m3/h，11000 m3/h 时风机电单耗、单位风量能耗进行对比，见表 3。 表 3SPENCER 鼓风机不同风量下耗电状况 由表 3 数据可以看出，随着风机开度、设定风量的增加，电量均有不同程度的上升，单位风量能耗均下降，电量、单位风量能耗的变化趋势也逐渐平缓。 3）随着风量的增加，豪顿鼓风机电量上升的幅度较大，从单位风量能耗数值来看， SPENCER 风机的运行效率亦优于豪顿风机。 3.2.3 开启台数不同时，同种风机相同设定风量，耗电量对比 该状况下试验数据较少，试验过程中豪顿鼓风机均开启三台，现就S
10、PENCER 鼓风机在开启台数不同时的耗电状况进行对比，见表 4。 表 4SPENCER 风机开启台数不同时耗电状况 试验中样本数据较少，从现有的数据看，风机在开启台数不同时，电单耗差别较小。 4 结论及建议 试验证明，在相同的运行条件下，SPENCER 鼓风机的运行能耗低于豪顿鼓风机，且运行状况较为稳定。综合对比两种鼓风机，SPENCER 鼓风机运行能耗相对较低，状况稳定，运行效率较高，噪音小，维护较为简便，可靠性高，因此，在今后的运行中，在满足生产运行和保证处理效率前提下，将污水尽可能多的向二期 24 万吨系统分配，以提高 SPENCER 鼓风机利用率。此外，条件允许情况下，可对该种风机做深入研究，并考虑对 SPENCER 风机采取变频调速，进一步降低能耗，优化运行参数，实现节能增效目标。
